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isolation
acoustique des parois doubles et
doublages
En
bas de page, un résumé propose des conclusions simples,
dont on peut se contenter |
La paroi double
est une paroi qui comporte en fait 3 éléments :
2 matériaux (au moins un peu) massiques, séparés
par une lame d’air.
La lame d’air contient ou pas un matériau absorbant,
sa présence améliore le comportement (l’affaiblissement
acoustique R, voir parois simples) de l’ensemble, mais n’est pas dans le principe
obligatoire. Ce matériau absorbant est souvent une laine minérale,
on ne devrait pas nommer celle-ci ‘’isolant’’,
le terme est inaproprié, donc faux.
Il
ne faut pas confondre isolation et absorption. La confusion
provient du fait qu’une laine minérale est un isolant
thermique, mais les isolants thermiques ne sont pas des isolants acoustiques.
Certains sont des absorbants acoustiques, et de ce
fait, placés dans la lame d’air, ou espace intermédiaire,
d’une paroi double, améliorent l'affaiblissement. Il est
vrai que certains commerçants ont tendance à entretenir
cette confusion, volontairement ou non ! La ouate de cellulose, des matériaux nouveaux
et écologiques ont exactement ces 2 mêmes propriétés
: laines et plumes animales, certains panneaux à base végétale.
Ce n'est pas l'absorbant (par exemple, la laine de verre), même si on le nomme "isolant" qui isole du bruit : c'est l'ensemble, qui constitue une solution isolante !
On dit que la paroi double concrétise le principe "masse-ressort-masse" : oui, le ressort, c’est l’air. Il y a forcément
de l’air dans un absorbant, matériau poreux, fibreux (à
porosité dite ouverte) voir matériaux
absorbants.
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Principe
de fonctionnement |
La
théorie
de la transmission d’une force sinusoïdale appliquée
à la 1ére masse vers la 2ème fait appel à
la résolution d’équations différentielles du
2ème ordre ….. Nous nous contenterons ici de le dire,
on trouve les développements mathématiques dans les cours
de physique et de mécanique niveau bac+4 ….
On peut faire une approche pratique du principe :
En considérant 3 espaces ou volumes d’air, les 2 éléments
de la paroi double enfermant l’espace intermédiaire ou
lame d’air, on peut tenter d’écrire la loi de l’isolement
2 fois, d’abord entre local émission et espace intermédiaire,
puis entre espace intermédiaire et local réception voir
isolement entre locaux :
1) L1 - Li = R1 + 10 log(Ai/Sp) Ai
= surface absorption espace intermédiaire
2) Li - L2
= R2 + 10 log(A2/Sp) A2 = surface absorption local
réception D’où
: 3) L1 - L2 = R1 + R2 + 10 log(AiA2/Sp2) si les
2 surfaces Sp des 2 parois sont les mêmes, donc si elles sont parallèles
(sinon, il y a 2 termes Sp1 et Sp2). Si les termes
10 log(A/Sp) sont faibles devant les R, ce qui est toujours vrai avec
des dimensions classiques de locaux et parois, alors l’isolement
L1 - L2 est de l’ordre de grandeur de R1 + R2,
ce qui est forcément bien supérieur à l’affaiblissement
R qu’aurait une paroi de masse M1 + M2 voir parois
simples
Le principe de la paroi double permet donc théoriquement d’obtenir
des affaiblissements R bien supérieurs à la loi de masse.
Mais
pour pouvoir
écrire la relation 1), une condition est nécessaire : qu’il
existe un champ réverbéré dans l’espace intermédiaire,
c’est à dire que sa dimension d soit supérieure à
la distande critique du " local" que constitue la lame d’air voir propagation.
Ce qui a d’autant plus de chances d’être vrai si d
est grand ...
mais ne l'est jamais dans la réalité d'une paroi unique
constituée
de 2 matériaux (il faudrait que d soit de
plusieurs dizaines de cms)
| |
Il y a 3 quantités qui
permettent de faire ce raisonnement :
· masse de
la paroi 1
· masse de la paroi 2
· distance d séparant les 2 parois
Pour que la
lame d’air
puisse être à peu près considérée comme
un espace intermédiaire, il ne faut pas que les 2 parois soit liées
rigidement, il faut qu'elles vibrent, se déforment, sous l’influence
des ondes sonores, de la manière la plus indépendante possible. |
Caractéristiques
de qualité |
Le
terme Ai représente l’absorption totale ( Ai = Sigma(alfai x Si), voir absorption,
réverbération dans
la lame d’air.
On voit dans la relation 3) que l’absorption Ai augmente l’isolement
entre les locaux.
D’où l’intérêt de l’absorbant
dans la lame d’air. |
L'absorbant
n’influe que par sa quantité totale, peu importe où
il est placé, il peut ne pas occuper tout l’espace, la continuité
est sans importance (s’il est en plaques, pas besoin de jonctions
parfaites).
Il vaut mieux une distance d plus grande que l’épaisseur
de l’absorbant.
La distance d ne coute parfois pas cher (on perd un peu de surface au
sol), l’absorbant, si ! |
Les conditions
de performance de la paroi double sont donc :
- paroi 1
: masse M1 grande
- paroi
2 : masse M2 grande
- distance d grande
- absorbant
entre les 2 parois
- désolidarisation des
parois entre elles et avec les parois périphériques
- étanchéité :
jonctions entre éléments et jonctions périphériques
Remarquons
que l'absorbant est un point de qualité, parmi 5 ....
Dans la pratique,
l’intérêt
est de limiter la masse. L’usage le plus répandu de la paroi
double est une alternative à la paroi simple lourde pour obtenir
des affaiblissements élevés lorsqu’on ne peut pas
alourdir les structures du bâtiment. Mais, même avec une bonne
mise en oeuvre (désolidarisation et étanchéité),
il est difficile avec une paroi double légère d'atteindre
des performances très élevées en fréquences
basses. On obtient de forts affaiblissements en basses fréquences
avec 2 parois lourdes.
Outre les
parois doubles créées
en tant que telles, le principe est utilisé aussi dans la réalisation
:
- des doublages :
transformation d’une paroi simple en paroi double en lui ajoutant :
· Une lame d’air contenant un absorbant
· Une 2ème masse
Ils sont souvent préfabriqués, vendus prêts à
poser, l’absorbant est collé sur la masse. Les (soi-disant)
isolants minces, de moins de 15 mm d'épaisseur, ne remplissent
pas vraiment les conditions, ils ont une efficacité très
limitée, à peine supérieure à la limite
de la sensation humaine.
- des sas :
on crée un volume d’air intermédiaire
entre les parois séparant 2 locaux, ou on organise judicieusement
la distribution des locaux de manière à ce qu’il
y ait un local ou volume d’air intermédiaire entre les
locaux entre lesquels on recherche des bons isolements. Voir portes et distribution
Exemples : double porte, placards ou débarras entre 2 chambres,
couloir séparant totalement 2 pièces.
On a intérêt à placer un maximum d’absorbants
dans ces espaces. Cela se fait naturellement dans le cas des placards
!
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illustrations : tracé de
courbes comparatives R en fonction de la fréquence avec 2affaiblissements.xls à télécharger
en page moyens de calcul
attention, il s'agit ici d'une expérimentation effectuée
après
un montage extrèmement
soigné |
fréquences
critiques |
Chacune
des 2 parois a sa fréquence critique voir parois
simples par
conséquent la paroi double en a 2. Il faut
éviter qu'elles soient trop proches, sinon le défaut
engendré
serait trop important et trop caractérisé. Il faut donc
que les 2 matériaux soient différents ou d'épaisseur
différente (rapport 2 minimum). Ou alors que ces fréquences
critiques soient rejetées en fréquences très
basses, ce qui n'est possible qu'avec des éléments
en maçonnerie
épais.
Ceci explique que les doubles parois en matériaux minces, d'épaisseurs
proches, puissent présenter des courbes de variation de l'affaiblissement
R en fonction de la fréquence accidentées dans les fréquences
moyennes, ce qui n'est pas la panaçée pour l'isolation
de nombreux bruits courants.
On
note enfin la possibilité de créations d'ondes stationnaires
dans la lame d'air, si les 2 parois sont parallèles voir ondes
stationnaires et s'il n'y a pas d'absorbant.
C'est le cas des doubles vitrages par exemple.
La
paroi double dans ces cas n'est pas forcément la meilleure
solution.
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conclusions
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Une paroi double comporte dans son épaisseur 3 éléments : 2 matériaux disjoints (un peu) massiques, séparés
par un espace intermédiaire ou une lame d'air; cet espace intermédiaire inclus de préférence
un matériau absorbant, le remplissant totalement ou pas ; plus la lame d'air et / ou l'absorbant sont épais, meilleur
est l'affaiblissemen t; les 2 matériaux extérieurs doivent être désolidarisés
au maximum ;
la mise en oeuvre doit être extrèmement soignée,
mais la continuité de l'absorbant, sa position s'il n'occupe
pas tout l'espace, sont sans importance
|
c'est l'ensemble qui forme une "solution isolante",
pas l'absorbant seul ; cette confusion très répandue
provient du fait que l'absorbant est souvent aussi un isolant thermique
: laine minérale par exemple (il n'y a le plus souvent pas
de besoin simultané d'isolation thermique dans la même
paroi)
l'efficacité d'un doublage préfabriqué plaque
de plâtre + laine minérale ajouté à une
cloison dépend de ses constituants mais aussi de la paroi
existante ; l'ordre de grandeur de cette efficacité est de 5 à 15
déciBels ; les parois doubles constituées de 2 matériaux relativement
légers (plaques de plâtre ou de bois) avec absorbant
ne permettent pas des affaiblissements élevés aux fréquences
basses
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Réalisé par Patrick Carré, ingénieur INSA, EX prof acoustique IUT, licence Réhabilitation Bâtiments, Université Lyon
1,
conseil acoustique en Rhône Alpes
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